水化石榴石对赤泥基地聚物形成过程的影响研究

闫 琨，刘万超，和新忠，张 英

(1.中铝郑州有色金属研究院有限公司，郑州 450041;2.国家铝冶炼工程技术研究中心，郑州 450041)

0 引 言

自20世纪70年代以来，地聚物材料因其性能优异[1-2]、节能环保[3-4]，受到了越来越多的关注。地聚物主要是由[SiO4]四面体和[AlO4]四面体构成的具有三维网络结构的(钾、钠、钙)-聚硅铝盐-硅氧体[5-6]。地聚物的基本结构单元有3种[7]，即硅铝氧链(PS)型、硅铝硅氧链(PSS)型和硅铝二硅氧链(PSDS)型。最初地聚物材料是使用碱溶液和偏高岭土反应制备出来的，近些年科学家以粉煤灰等工业固体废料为原料同样制备出地聚物。制备地聚物材料已成为碱性铝硅酸盐废渣的一种重要的利用方式。

拜耳法赤泥是铝硅酸盐矿物为主的碱性混合物，SiO2、Al2O3、Na2O、CaO通常占总质量的50%以上[8]，是制备地聚物材料的潜在原料。但由于赤泥中的铝硅酸盐在碱性环境中具有较高的稳定性，无法直接参与地聚物的聚合反应，在地聚物中不具有强度贡献作用[9-11]。实验表明，经高浓度碱解聚溶[12-13]或高温活化[14-15]处理后的赤泥可制备高性能地聚合物。然而，前人只是从实验证实了赤泥制备地聚物材料的可能，由于赤泥组成十分复杂，人们对制备地聚物材料中涉及的理论问题还不够清楚。水化石榴石(3CaO·Al2O3·xSiO2·(6-2x)H2O)[16]是高温拜耳法赤泥中主要的铝硅酸盐矿物。本文以水化石榴石型铝硅酸盐矿物为原料，经过焙烧活化、碱性激发等系列处理后制备钙基地聚物材料，并对过程中涉及的机理进行探讨，目的是为赤泥基地聚物材料的制备提供一定的理论及试验基础。……